Evaporita
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Una evaporita ( / ɪ ˈ v æ p ə ˌ r aɪ t / ) es un depósito mineral sedimentario soluble en agua que resulta de la concentración y cristalización por evaporación de una solución acuosa . [1] Hay dos tipos de depósitos de evaporita: marinos, que también pueden describirse como depósitos oceánicos, y no marinos, que se encuentran en cuerpos de agua estancados como lagos. Las evaporitas se consideran rocas sedimentarias y están formadas por sedimentos químicos .
Formación
Aunque todas las masas de agua en la superficie y en los acuíferos contienen sales disueltas, el agua debe evaporarse hacia la atmósfera para que los minerales precipiten. Para que esto suceda, la masa de agua debe ingresar a un ambiente restringido donde el agua que ingresa a este ambiente se mantenga por debajo de la tasa neta de evaporación. Se trata generalmente de un ambiente árido con una pequeña cuenca alimentada por un aporte limitado de agua. Cuando se produce la evaporación, el agua restante se enriquece con sales, que precipitan cuando el agua se sobresatura.
Entornos deposicionales
Marina
Las evaporitas marinas tienden a tener depósitos más gruesos y suelen ser el foco de una investigación más extensa. [2] Cuando los científicos evaporan el agua del océano en un laboratorio, los minerales se depositan en un orden definido que fue demostrado por primera vez por Usiglio en 1884. [2] La primera fase de precipitación comienza cuando queda alrededor del 50% de la profundidad original del agua. En este punto, comienzan a formarse carbonatos menores . [2] La siguiente fase en la secuencia llega cuando el experimento queda con alrededor del 20% de su nivel original. En este punto, comienza a formarse el mineral yeso , al que luego le sigue la halita al 10%, [2] excluyendo los minerales de carbonato que tienden a no ser evaporitas. Las evaporitas marinas más comunes son calcita , yeso y anhidrita , halita, silvita , carnalita , langbeinita , polihalita y kainita . También puede incluirse kieserita (MgSO 4 ), que a menudo representará menos del cuatro por ciento del contenido total. [2] Sin embargo, se ha informado que se han encontrado aproximadamente 80 minerales diferentes en depósitos de evaporita, [3] [4] aunque solo alrededor de una docena son lo suficientemente comunes como para considerarse formadores de rocas importantes. [2]
No marino
Las evaporitas no marinas suelen estar compuestas de minerales que no son comunes en los ambientes marinos porque, en general, el agua de la que precipita la evaporita no marina tiene proporciones de elementos químicos diferentes a las que se encuentran en los ambientes marinos. [2] Los minerales comunes que se encuentran en estos depósitos incluyen blödita , bórax , epsomita , gaylusita , glauberita , mirabilita , thenardita y trona . Los depósitos no marinos también pueden contener halita, yeso y anhidrita, y en algunos casos incluso pueden estar dominados por estos minerales, aunque no provengan de depósitos oceánicos. Sin embargo, esto no hace que los depósitos no marinos sean menos importantes; estos depósitos a menudo ayudan a pintar un cuadro de los climas pasados de la Tierra. Algunos depósitos particulares incluso muestran cambios tectónicos y climáticos importantes. Estos depósitos también pueden contener minerales importantes que ayudan en la economía actual. [5] Los depósitos no marinos espesos que se acumulan tienden a formarse donde las tasas de evaporación excederán la tasa de entrada y donde hay suficientes suministros solubles. La entrada también tiene que ocurrir en una cuenca cerrada, o una con salida restringida, para que el sedimento tenga tiempo de acumularse y formarse en un lago u otro cuerpo de agua estancada. [5] Los ejemplos principales de esto son los llamados "depósitos de lagos salinos". [5] Los lagos salinos incluyen cosas como lagos perennes, que son lagos que están allí todo el año, lagos de playa, que son lagos que aparecen solo durante ciertas estaciones, o cualquier otro término que se use para definir lugares que contienen cuerpos de agua estancados de manera intermitente o durante todo el año. Ejemplos de entornos de sedimentación no marinos modernos incluyen el Gran Lago Salado en Utah y el Mar Muerto , que se encuentra entre Jordania e Israel.
Los entornos de deposición de evaporita que cumplen las condiciones anteriores incluyen:
- Áreas de fosas y semifosas dentro de entornos de rift continental alimentados por drenaje fluvial limitado, generalmente en entornos subtropicales o tropicales
- Ejemplos de entornos actuales que coinciden con esto son la Depresión de Denakil , en Etiopía; el Valle de la Muerte , en California.
- Los entornos de fosas tectónicas en entornos de rift oceánico se alimentan de un aporte oceánico limitado, lo que conduce a un eventual aislamiento y evaporación.
- Los ejemplos incluyen el Mar Rojo y el Mar Muerto en Jordania e Israel.
- Cuencas de drenaje internas en ambientes áridos a semiáridos, templados a tropicales, alimentadas por drenaje efímero
- Ejemplos de entornos actuales incluyen el desierto de Simpson , en Australia Occidental , y el Gran Lago Salado en Utah.
- Áreas no pertenecientes a cuencas alimentadas exclusivamente por filtraciones de aguas subterráneas de aguas artesianas
- Los entornos de ejemplo incluyen los montículos de filtración del desierto de Victoria, alimentados por la Gran Cuenca Artesiana , Australia.
- Llanuras costeras restringidas en ambientes marinos regresivos
- Entre los ejemplos se incluyen los depósitos de sabkha de Irán, Arabia Saudita y el Mar Rojo; el Garabogazköl del Mar Caspio .
- Cuencas de drenaje que alimentan ambientes extremadamente áridos
Las deposiciones de evaporitas más importantes conocidas ocurrieron durante la crisis de salinidad del Messiniense en la cuenca del Mediterráneo .
Formaciones evaporíticas
Las formaciones de evaporita no necesariamente deben estar compuestas en su totalidad de sal de halita . De hecho, la mayoría de las formaciones de evaporita no contienen más que un pequeño porcentaje de minerales de evaporita, y el resto está compuesto por las rocas clásticas detríticas más típicas y carbonatos . Entre los ejemplos de formaciones de evaporita se incluyen las apariciones de azufre de evaporita en Europa del Este y Asia Occidental. [6]
Para que una formación sea reconocida como evaporítica puede requerirse simplemente el reconocimiento de pseudomorfos de halita , secuencias compuestas de alguna proporción de minerales evaporíticos, y el reconocimiento de texturas de grietas de lodo u otras texturas .
Importancia económica
Las evaporitas son importantes económicamente debido a su mineralogía, sus propiedades físicas in situ y su comportamiento dentro del subsuelo.
Los minerales de evaporita, especialmente los nitratos, son económicamente importantes en Perú y Chile. Los nitratos se extraen a menudo para su uso en la producción de fertilizantes y explosivos .
Se espera que los gruesos depósitos de halita se conviertan en un lugar importante para la eliminación de desechos nucleares debido a su estabilidad geológica, su ingeniería y comportamiento físico predecibles y su impermeabilidad a las aguas subterráneas.
Las formaciones de halita son famosas por su capacidad de formar diapiros , que producen ubicaciones ideales para atrapar depósitos de petróleo .
Los depósitos de halita se extraen a menudo para su uso como sal .
Principales grupos de minerales evaporíticos
Este es un gráfico que muestra los minerales que forman las rocas evaporíticas marinas. Suelen ser los minerales más comunes que aparecen en este tipo de yacimientos.
Clase de minerales Nombre del mineral Composición química Cloruros Hálito NaCl Silvita KCl Carnalita KMgCl3 · 6H2O Kainita KMg(SO4 ) Cl · 3H2O Sulfatos Anhidrita CaSO4 Yeso CaSO4 · 2H2O Kieserita MgSO4 · H2O Langbeinita K2Mg2 ( SO4 ) 3 Polihalita K2Ca2Mg ( SO4 ) 6 · H2O Carbonatos Dolomita CaMg( CO3 ) 2 Calcita CaCO3 Magnesita MgCO3
- Haluros : halita , silvita (KCl) y fluorita
- Sulfatos : como yeso , barita y anhidrita.
- Nitratos : nitratina (nitro de sodio) y nitro
- Boratos : se encuentran generalmente en depósitos de lagos salados áridos abundantes en el suroeste de los EE. UU . Un borato común es el bórax , que se ha utilizado en jabones como surfactante .
- Carbonatos : como la trona , formada en lagos de salmuera interiores.
- Algunos minerales evaporíticos, como la hanksita , pertenecen a múltiples grupos.
Los minerales evaporíticos comienzan a precipitarse cuando su concentración en el agua alcanza tal nivel que ya no pueden existir como solutos .
Los minerales precipitan de la solución en el orden inverso de sus solubilidades, de modo que el orden de precipitación del agua de mar es:
- Calcita (CaCO 3 ) y dolomita ( CaMg(CO 3 ) 2 )
- Yeso ( CaSO 4 · 2 H 2 O ) y anhidrita (CaSO 4 ).
- Halita (es decir, sal común, NaCl)
- Sales de potasio y magnesio
La abundancia de rocas formadas por precipitación de agua de mar es del mismo orden que la precipitación indicada anteriormente. Así, la caliza (dolomita) es más común que el yeso , que es más común que la halita, que es más común que las sales de potasio y magnesio.
Las evaporitas también pueden recristalizarse fácilmente en laboratorios para investigar las condiciones y características de su formación.
Posibles evaporitas en Titán
Evidencias recientes de observaciones satelitales [7] y experimentos de laboratorio [8] sugieren que es probable que haya evaporitas presentes en la superficie de Titán , la luna más grande de Saturno. En lugar de océanos de agua, Titán alberga lagos y mares de hidrocarburos líquidos (principalmente metano) con muchos hidrocarburos solubles, como acetileno , [9] que pueden evaporarse fuera de la solución. Los depósitos de evaporitas cubren grandes regiones de la superficie de Titán, principalmente a lo largo de las costas de los lagos o en cuencas aisladas ( lagunas ) que son equivalentes a las salinas de la Tierra. [10]
Véase también
Referencias
- ^ Jackson, Julia A. (1997). Glosario de geología (4.ª ed.). Alexandria, Virginia : American Geological Institute .
- ^ abcdefg Boggs, Sam (2006). Principios de sedimentología y estratigrafía (4.ª ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. ISBN 0131547283.
- ^ Stewart, FH (1963). "Evaporitas marinas". Documento profesional de la Sociedad Geológica de Estados Unidos . 440-Y. doi : 10.3133/pp440Y .
- ^ Warren, John (1999). Evaporitas: su evolución y economía . Oxford: Blackwell Science. ISBN 978-0632053018.
- ^ abc Melvin, John L., ed. (1991). Evaporitas, petróleo y recursos minerales . Ámsterdam: Elsevier. ISBN 978-0444555762.
- ^ C. Michael Hogan. 2011. Azufre. Enciclopedia de la Tierra, eds. A. Jorgensen y C. J. Cleveland, Consejo Nacional para la Ciencia y el Medio Ambiente, Washington DC. Archivado el 28 de octubre de 2012 en Wayback Machine.
- ^ Barnes, Jason W.; Bow, Jacob; Schwartz, Jacob; Brown, Robert H.; Soderblom, Jason M.; Hayes, Alexander G.; Vixie, Graham; Le Mouélic, Stéphane; Rodriguez, Sebastien; Sotin, Christophe; Jaumann, Ralf (1 de noviembre de 2011). "Depósitos sedimentarios orgánicos en los lechos secos de los lagos de Titán: probable evaporita". Icarus . 216 (1): 136–140. Bibcode :2011Icar..216..136B. doi :10.1016/j.icarus.2011.08.022. ISSN 0019-1035.
- ^ Czaplinski, Ellen C.; Gilbertson, Woodrow A.; Farnsworth, Kendra K.; Chevrier, Vincent F. (17 de octubre de 2019). "Estudio experimental de evaporitas de etileno en condiciones de Titán". Química de la Tierra y el Espacio de la ACS . 3 (10): 2353–2362. arXiv : 2002.04978 . Código Bibliográfico :2019ESC.....3.2353C. doi :10.1021/acsearthspacechem.9b00204. S2CID 202875048.
- ^ Singh, S.; Combe, J. -Ph.; Cordier, D.; Wagner, A.; Chevrier, VF; McMahon, Z. (1 de julio de 2017). "Determinación experimental de la solubilidad del acetileno y el etileno en metano y etano líquidos: implicaciones para la superficie de Titán". Geochimica et Cosmochimica Acta . 208 : 86–101. Código Bibliográfico :2017GeCoA.208...86S. doi :10.1016/j.gca.2017.03.007. ISSN 0016-7037.
- ^ MacKenzie, SM; Barnes, Jason W. (5 de abril de 2016). "Similitudes compositivas y distinciones entre los terrenos evaporíticos de Titán". The Astrophysical Journal . 821 (1): 17. arXiv : 1601.03364 . Bibcode :2016ApJ...821...17M. doi : 10.3847/0004-637x/821/1/17 . ISSN 1538-4357.
Otras lecturas
- Página de evaporitas de la Universidad Estatal de California
- Gore, Rick (diciembre de 1982). "El Mediterráneo: el mar del destino del hombre". National Geographic : 694–737.
- Guéguen, Yves; Palciauskas, Vector (1994). Introducción a la física de las rocas . Princeton, NJ: Princeton University Press. ISBN 9780691034522.
- Hardie, Lawrence, 1984, "Evaporitas: ¿marinas o no marinas?: American Journal of Science , v. 284, págs. 193-240. doi :10.2475/ajs.284.3.193
- Hardie, LA, y Eugster, HP, 1971, "El ambiente deposicional de las evaporitas marinas: un caso de acumulación clástica superficial": Sedimentology , v. 16, p. 187–220.
- Benison, KC, y Goldstein, RH, 2002, "Reconocimiento de lagos ácidos y aguas subterráneas en el registro de rocas": Sedimentary Geology , v. 151, págs. 177–185.
